DE10018721B4 - Adjustable coolant pump with ring-shaped solenoid - Google Patents
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Abstract
Regelbare Kühlmittelpumpe zur Kühlmittelumwälzung bei Kraftfahrzeugen mit einem an einem Motorgehäuse (1) angeordneten Pumpengehäuse (2) und einer im Pumpengehäuse (2) angeordneten Lagerbohrung (4), dadurch gekennzeichnet, dass in der Lagerbohrung (4) eine Flügelradwelle (6) mit einem motorseitig drehfest auf der Flügelradwelle (6) angeordneten Flügelrad (8) gleitgelagert ist, wobei sich in unmittelbarer Nähe des Flügelrades (8) am Pumpengehäuse (2) ein Drehzahlsensor (24) mit seiner Zuleitung (25) befindet, und auf dem gegenüberliegenden freien Ende der Flügelradwelle (6) ebenfalls drehfest neben einer Weicheisen-Ringscheibe (10) wellenendseitig eine Hysteresematerialscheibe (11) angeordnet ist, wobei beide Scheiben in einem am Pumpengehäuse (2) angeordneten Ringtopf (12) laufen, und im Außenrandbereich der Bodenfläche (13) des Ringtopfes (12) ein ringförmiger Dichtbund (17) eines Spalttopfes (16) anliegt, wobei zwischen dem Innenmantel (14) des Ringtopfes (12) und der Mantelaußenfläche (18) des Spalttopfes (16) eine stromdurchflossene ringförmige Magnetspule (20) mit deren Elektrokabel (21) angeordnet ist, und auf dem Außenmantel (15) des Ringtopfes (12) eine...Controllable coolant pump for circulating coolant in motor vehicles with a pump housing (2) arranged on a motor housing (1) and a bearing bore (4) arranged in the pump housing (2), characterized in that an impeller shaft (6) with a motor side in the bearing bore (4) rotatably on the impeller shaft (6) arranged impeller (8) is slidably mounted, wherein in the immediate vicinity of the impeller (8) on the pump housing (2) a speed sensor (24) with its supply line (25) is located, and on the opposite free end of Impeller shaft (6) also rotatably next to a soft iron ring disc (10) Wellenendseitig a Hysteresematerialscheibe (11) is arranged, both discs in a pump housing (2) arranged ring pot (12) run, and in the outer edge region of the bottom surface (13) of the ring pot (12) an annular sealing collar (17) of a split pot (16) is applied, wherein between the inner shell (14) of the ring pot (12) and d he outer jacket surface (18) of the split pot (16) a current-carrying annular solenoid (20) is arranged with the electric cable (21), and on the outer jacket (15) of the ring pot (12) a ...
Description
Die Erfindung betrifft eine regelbare Kühlmittelpumpe zur Kühlmittelumwälzung bei Kraftfahrzeugen, wobei die Kühlmittelpumpe vorzugsweise über eine Riemenscheibe vom Verbrennungsmotor angetrieben wird.The The invention relates to a controllable coolant pump for coolant circulation Motor vehicles, the coolant pump preferably via a Pulley is driven by the internal combustion engine.
In
der
Auf Grund des bei dieser Bauform Anwendung findenden Wirkprinzips einer Wirbelstromkupplung ist es für diese technische Lösung charakteristisch, dass erst beim Vorliegen einer Differenzdrehzahl zwischen der Magnetscheibe und der Leiterscheibe in der Letzteren Wirbelströme erzeugt werden, wodurch ein Magnetfeld aufgebaut wird.On Reason of the application of this design principle of action Eddy current coupling is there for this technical solution characteristic that only in the presence of a differential speed between the magnetic disk and the conductor disk in the latter eddy currents are generated, whereby a magnetic field is established.
Dieses Magnetfeld tritt nun in Wechselwirkung mit den Permanentmagneten und führt zur Mitnahme der der angetriebenen Kupplungshälfte gegenüberliegenden Kupplungshälfte.This Magnetic field now interacts with the permanent magnets and leads for entrainment of the coupling half opposite coupling half.
Dabei
führt die
im
Ein weiterer wesentlicher Nachteil dieser Bauform besteht neben dem zwangsläufig auch durch die hohe Schlupfleistung funktionsbedingten, schlechten Wirkungsgrad darin, dass mit Wirbelstromkupplungen bei niedrigen Motordrehzahlen keine oder nur, mit antriebsseitig hohen Übersetzungen, geringe Kühlmittelmengen gefördert werden können.One Another major disadvantage of this design is in addition to the inevitably also due to the high slip performance functional, bad Efficiency in that with eddy current couplings at low Engine speeds no or only, with high ratios on the drive side, low Coolant levels promoted can be.
Doch gerade in Kraftfahrzeugen werden häufig höhere, bauteilbedingte Kühlmittelumlaufmengen trotz niedriger Kühlmitteltemperaturen benötigt.But especially in motor vehicles are often higher, component-related coolant circulation amounts despite low coolant temperatures needed.
Als konkretes Beispiel für eine höhere, bauteilbedingte Kühlmittelumlaufmenge trotz niedriger Kühlmitteltemperaturen sei die Heizung des Kraftfahrzeuges genannt.When concrete example for a higher, Component-dependent coolant circulation amount despite low coolant temperatures be called the heating of the motor vehicle.
Diese antriebsseitig daher zwingend erforderlichen hohen Übersetzungen bewirken jedoch eine gleichzeitige Erhöhung der Schlupfleistung und somit eine weitere Verschlechterung des Wirkungsgrades.These on the drive side therefore mandatory high translations However, cause a simultaneous increase in the slip performance and thus a further deterioration of the efficiency.
Dabei hat eine Erhöhung der Antriebsdrehzahl auch zwangsläufig eine merkliche Erhöhung des Verschleißes aller Baugruppen der Wirbelstromkupplung zur Folge.there has an increase the drive speed inevitably a significant increase in the wear of all Assemblies of the eddy current coupling result.
Bei
Einsatz einer solchen gemäß
Ein
weiterer Nachteil der in der
Durch diese Anordnung kann jedoch der Arbeitsspalt lediglich bis zum Erreichen der Betriebstemperatur verändert werden.By However, this arrangement, the working gap only until it reaches the operating temperature changed become.
Von
da an ist eine weitere Variation des Arbeitsspaltes erst bei Abnahme
der Motortemperatur wieder möglich,
also erst dann, wenn der Motor zwischenzeitlich abgestellt wurde,
so dass der allein in der Aufwärmphase
des Motors wirksam werdende Vorteil der im
Als
weiterer Nachteil dieser im
Ein
Großteil
der aus der Lösung
nach dem
Das
bei den Bauformen nach
Andererseits sind auch die bei dieser Lösung einzusetzenden Permanentmagnete mit hoher Leistungsdichte sehr teuer und zudem aufwendig am Rotor zu befestigen.on the other hand are also to be used in this solution Permanent magnets with high power density very expensive and also consuming to attach to the rotor.
Auch die Rotorlagerung birgt Probleme in sich, da bei einer technisch wünschenswerten dünnwandigen Ausbildung des Spalttopfes wegen der geringen Steifigkeit desselben die zentrisch im Spalttopf ausgebildete Rotorlagerung, aufgrund der am Flügelrad mit einem sehr großen Hebelarm angreifenden Kräfte, zu Vibrationen der Wandung des Spalttopfes führt. Aufgrund der technisch erforderlichen, geringen Spaltweite kommt es bei Vibrationen der Wandungen des Spalttopfes dann zwangsläufig zum „Schleifen” des Rotors am Spalttopf mit all den daraus resultierenden Nachteilen, wie beispielsweise erhöhten Reibungsverlusten, schlechtem Wirkungsgrad und einem erhöhtem Verschleiß.Also The rotor bearing poses problems in itself, as in a technical desirable thin Formation of the split pot because of the low stiffness of the same the centric formed in the split pot rotor bearing, due the on the impeller with a very big one Lever arm attacking forces, leads to vibrations of the wall of the split pot. Due to the technical required, small gap width, it comes with vibrations of Walls of the can then inevitably "loops" the rotor on the containment shell all the resulting disadvantages, such as increased friction losses, poor efficiency and increased wear.
Im
Stand der Technik wurde zudem in der von der Anmelderin hinterlegten
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine regelbare Kühlmittelpumpe, welche vorzugsweise über eine Riemenscheibe vom Verbrennungsmotor angetrieben wird, zu entwickeln, die die vorgenannten Nachteile des Standes der Technik nicht aufweist, sich durch einen erhöhten Wirkungsgrad auszeichnet, dabei eine lange Lebensdauer gewährleistet, optimal in das Motormanagement des Kraftfahrzeuges eingebunden werden kann und zudem den Fertigungs- und Montageaufwand minimiert, wobei sich die zu entwickelnde Lösung darüber hinaus durch eine geringe axiale Baulänge auszeichnen soll, und auch kompatibel zu bereits existierenden Motorfamilien mit herkömmlichen, riemengetriebenen, nicht regelbaren Kühlmittelpumpen sein soll, so dass sie auch bei den quereingebauten Motoren eingesetzt werden kann, um bei all den bereits existierenden Motorfamilien im gesamten Arbeitsbereich des Motors sowohl die Abgasemission wie auch den Kraftstoffverbrauch im Ergebnis einer optimalen Regelbarkeit der Kühlmittelpumpe deutlich zu reduzieren.Of the The invention is therefore based on the object, a controllable coolant pump, which preferably over a pulley is driven by the combustion engine to develop which does not have the aforementioned disadvantages of the prior art, through a raised Efficiency, while ensuring a long life, be optimally integrated into the engine management of the motor vehicle can and also minimizes the production and assembly costs, wherein the solution to be developed Furthermore by a small axial length and compatible with existing engine families with conventional, belt-driven, non-controllable coolant pumps should be so that they are also used in the transverse engines can be applied to all the existing engine families throughout the work area of the Motors both the exhaust emission and the fuel consumption to significantly reduce the result of optimal controllability of the coolant pump.
Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe durch eine regelbare Kühlmittelpumpe
zur Kühlmittelumwälzung bei
Kraftfahrzeugen mit einem am Motorgehäuse (
Beim
Anlegen einer Spannung an die Magnetspule (
Die
erhabenen, der Hysteresematerialscheibe (
Die
Höhe des übertragbaren
Drehmomentes ändert
sich dabei mit der Stromstärke
des die Magnetspule (
Durch
die Regelung der Stromstärke
in der Magnetspule (
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht in deren möglichen Abschaltbarkeit während des Kaltstartes, mit insbesondere bei Dieselmotoren weitreichenden Vorteilen, wie beispielsweise einer deutlichen Reduzierung der Zeitdauer der Aufwärmphase mit einer damit verbundenen Senkung des Kraftstoffverbrauches und einer Senkung der Schadstoffemission. Hinzu kommt, dass die Kühlmittelpumpe während der „Abschaltzeit” keine Antriebsleistung aufnimmt und somit den Gesamtwirkungsgrad des Antriebsaggregates auch dadurch erhöht.One Another advantage of the device according to the invention consists in their possible Shutdown during the cold start, especially with diesel engines far reaching Advantages, such as a significant reduction in the duration the warm-up phase with a concomitant reduction in fuel consumption and a reduction in pollutant emissions. On top of that, the coolant pump while the "shutdown time" no Drive power absorbs and thus the overall efficiency of the drive unit also increased by it.
Selbstverständlich kann
das erfindungsgemäße Wirkprinzip
auch derart realisiert sein, dass die vom Kraftfahrzeugmotor angetriebene
weichmagnetische Riemenscheibe (
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung des erfindungsgemäßen Ausführungsbeispieles in Verbindung mit den Ansprüchen sowie den Zeichnungen. Die einzelnen Merkmale können je für sich oder auch zu mehreren bei einer Ausführungsform gemäß der Erfindung verwirklicht sein.Further Features of the invention will become apparent from the following description of the embodiment of the invention in connection with the claims as well as the drawings. The individual features can each individually or even several in one embodiment according to the invention be realized.
Dabei zeigen:there demonstrate:
Wie
in der
Im
Pumpengehäuse
In
unmittelbarer Nähe
des Flügelrades
Beide
Scheiben laufen in einem am Pumpengehäuse
In
der
Beim
Anlegen einer Spannung an die Magnetspule
Durch
die Anordnung von Polnuten
Die
erhabenen, der Hysteresematerialscheibe
Die
dauermagnetischen Bereiche der Hysteresematerialscheibe
Die
Flügelradwelle
So
wird durch die Anbindung der erfindungsgemäßen Kühlmittelpumpe an das Motorsteuergerät mittels
der Regelung der Stromstärke
in der Magnetspule
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht sogar ein Abschalten der erfindungsgemäßen Kühlmittelpumpe während des Kaltstartes, mit insbesondere bei Dieselmotoren weitreichenden Vorteilen, wie beispielsweise eine deutlichen Reduzierung der Zeitdauer der Aufwärmphase und einer damit verbundenen Senkung des Kraftstoffverbrauches sowie einer merklichen Senkung der Schadstoffemission.The inventive device allows even switching off the coolant pump according to the invention during the Cold start, especially with diesel engines far-reaching advantages, such as For example, a significant reduction in the duration of the warm-up and a related reduction in fuel consumption and a noticeable reduction of pollutant emission.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung besteht darin, daß während der „Abschaltzeit” die erfindungsgemäße Kühlmittelpumpe auch keine Antriebsleistung aufnimmt, wodurch der Gesamtwirkungsgrad des Antriebsaggregates erhöht wird.One Another advantage of the arrangement according to the invention is that during the "shutdown" the coolant pump according to the invention also does not absorb drive power, reducing the overall efficiency of the drive unit is increased.
In
der Lagerbohrung
Die
als Axiallager ausgebildete Stirnseite der einen Gleitlagerbuchse
Diese
erfindungsgemäße Ausbildung
einer beidseitigen axialen Lagerung bei gleichzeitig definierter
radialen Lagerung der Flügelradwelle
Wesentlich
ist bei der dargestellten erfindungsgemäßem Bauform auch, dass die
vom Kraftfahrzeugmotor angetriebene weichmagnetische Riemenscheibe
Am
Außenmantel
Zwischen
den beiden Lagerringen
Der
als Lagerinnenring
Die
erfindungsgemäße Gestaltung
der Riemenscheibe
Ein
weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung liegt zudem auch in der
besonders vorteilhaften Gestaltung der Wälzlagerung der Riemenscheibe
Am
offenen Ende der topfförmigen
Riemenscheibe
Diese
Lagerdichtung
Zwischen
dem Motorgehäuse
Dieser
Dichtring
Der
Ringtopf
Mittels
der erfindungsgemäßen Lösung ist
es somit gelungen eine regelbare Kühlmittelpumpe, welche über eine
Riemenscheibe
Somit wurde durch die erfindungsgemäße Kühlmittelpumpe erstmals die Vorraussetzung für eine mögliche Umrüstung der Brennkraftmotore von bisher riemengetriebenen, nichtregelbaren Kühlmittelpumpen auf riemengetriebene, regelbare Kühlmittelpumpe geschaffen, so dass die Nutzung der Vorzüge einer vom Motormanagement regelbaren Kühlmittelpumpe mittels der erfindungsgemäßen Lösung bereits bei heutigen Motorgenerationen im großen Maßstab gegeben ist, wodurch auch bei bereits existierenden Motorfamilien im gesamten Arbeitsbereich des Motors sowohl die Abgasemission wie auch den Kraftstoffverbrauch im Ergebnis einer optimalen Regelbarkeit der Kühlmittelpumpe deutlich reduziert werden kann, so dass durch den umfassenden Einsatz der erfindungsgemäßen Lösung sogar ein klimawirksamer Effekt erzielt werden könnte.Consequently was due to the coolant pump according to the invention for the first time the prerequisite for a possible conversion the internal combustion engines of previously belt-driven, non-adjustable Coolant pumps created on belt-driven, controllable coolant pump, so that the use of the benefits a controllable by the engine management coolant pump by means of the inventive solution already given today's large-scale engine generations, which even with already existing engine families in the entire working range of the Motors both the exhaust emission and the fuel consumption be significantly reduced as a result of optimal controllability of the coolant pump can, so that even by the comprehensive use of the solution according to the invention a climate-impacting effect could be achieved.
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Also Published As
Publication number | Publication date |
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DE10018721A1 (en) | 2001-10-18 |
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